Succinatdehydrogenase
Den suksinat-dehydrogenase ( SDH ), eller kompleks II av den respiratoriske kjeden , også kalt succinat-koenzym Q-reduktase ( SQR ) er en oksidoreduktase membran som katalyserer den reaksjon :
succinate + ubiquinone fumarat + ubiquinol .
Dette enzymet er tilstede i et veldig stort antall levende vesener. Det finnes således i plasmamembranen til bakterier og i den indre mitokondrielle membranen til eukaryoter , spesielt pattedyr . Det har den særegenheten å involvere både Krebs-syklusen og i transportkjeden av elektroner fra oksidativ fosforylering . Det er det andre inngangspunktet for elektroner med høyt overføringspotensiale til cellulær respirasjon og sørger for overføring av elektroner fra suksinatet til mitokondrie-matrisen til koenzym Q 10oppløst i lipid-dobbeltlaget . Hos mennesker er succinatdehydrogenase-blokkade kjent for å forårsake alvorlig sykdom ( nevrodegenerativ sykdom eller svulster), med et meget bredt spekter av symptomer som er typiske for mitokondriale sykdommer .
Succinatdehydrogenase (kinon)| EF nr. | EC |
|---|---|
| CAS-nummer | |
| Kofaktor (er) | FAD ; Fe-S |
| IUBMB | IUBMB-oppføring |
|---|---|
| IntEnz | IntEnz-visning |
| BRENDA | BRENDA inngang |
| KEGG | KEGG-inngang |
| MetaCyc | Metabolisk vei |
| PRIAM | Profil |
| FBD | Strukturer |
| GÅ | AmiGO / EGO |
Struktur og drift
De fleste suksinatdehydrogenaser fra bakterier og mitokondrier består av fire underenheter : to hydrofile underenheter og to hydrofobe underenheter . De to første er flavoproteinet SdhA og jern-svovelproteinet SdhB, som ligger i mitokondrie-matrisen , mens de to siste blir referert til som SdhC og SdhD og danner enzymets membrananker. SdhA inneholder flavin adenin dinukleotid (FAD) kofaktor så vel som suksinatbindingsstedet , mens SdhB inneholder tre jern-svovelsentre : [2Fe-2S], [4Fe-4S] og [3Fe-4S]. Det er to forskjellige isoformer av SdhA-underenheten hos mennesker (type I og type II Fp-underenheter ), også til stede i Ascaris suum (en) og Caenorhabditis elegans . SdhC- og SdhD-underenhetene danner et membrankompleks med cytokrom b omfattende seks transmembrane helixer, et hem b og et ubiquinonbindingssted . Det er også funnet et kardiolipinmolekyl og et fosfatidyletanolaminmolekyl som okkuperer det hydrofobe volumet under hem i SdhC- og SdhD-underenhetene.
-
(no) Diagram over elektronstrøm gjennom kompleks II ( PDB 1YQ3 ), som illustrerer posisjonen til de forskjellige kofaktorene : FAD , de tre jern-svovelsentrene , hem og ubikinon . Den mitokondrielle matrisen er øverst, den indre mitokondrie-membranen er nederst.
Inhibitorer
Det er to forskjellige klasser av komplekse II- inhibitorer : de som blokkerer ubiquinonbinding og de som blokkerer succinatbinding.
- Blant de førstnevnte er det et plantevernmiddel som karboksin og dets derivater (stor familie av SDHIer , SDH-hemmer) og deretteroyltrifluoraceton . De har blitt brukt i landbruket som soppdrepende middel siden slutten av 1960 - tallet . Den karboksin ble hovedsakelig brukt for å bekjempe sykdommer som skyldes Basidiomycetes som rust og sykdommer Rhizoctonia , ble det deretter forbudt for bruk i felt. Mer nylig har karboksinderivater blitt utviklet med et bredere spekter som boscalid, pentiopyrad, bixafen , fluxapyroxad, penflufen, isopyrazam, flutolanil, pentiopyrad, Xemium og fluopyram . SDHi-hemmere er ikke artsspesifikke, de kan blokkere respirasjonen av en rekke organismer, alt fra mugg (f.eks. Botrytis cinerea) til meitemark, bier, fisk, frosker og mennesker}.
SDHIs er inhibitorer som konkurrerer med kinoner som ville ha den virkning å produsere superoksyd O 2 ioner.. - og utseendet av oksidativt stress . Som med antibiotika med bakterier, er sopp (muggsopp) i stand til å utvikle resistens, noe som gjør SDHI ineffektiv over tid.
Noen sopp av landbruksmessig betydning er ikke følsomme for forbindelser fra den nye generasjonen av ubiquinon kompleks II- bindingshemmere .
- Blant de sistnevnte finner vi analoger av suksinat som malonat , men også metabolitter av Krebs-syklusen som malat og oksaloacetat . Den sistnevnte er en av de mest potente inhibitorer av komplekse II , som igjen vil ha en gunstig effekt ved å begrense produksjonen av superoksid- O- 2 -ioner. • - ved omvendt elektronoverføring i NADH dehydrogenase ( kompleks I ).
Merknader og referanser
- Verdiene for massen og antall rester som er angitt her er verdiene til proteinforløperen som skyldes oversettelsen av genet , før post-translationell modifikasjon , og kan avvike betydelig fra tilsvarende verdier for det funksjonelle proteinet .
- (i) Kayode Oyedotun S. og Bernard D. Lemire , " Den kvaternære strukturen til Saccharomyces cerevisiae succinatdehydrogenase. Homology modellering, cofactor docking, and molecular dynamics simulation studies ” , Journal of Biological Chemistry , vol. 279, n o 10, 5. mars 2004, s. 9424-9431 ( PMID 14672929 , DOI 10.1074 / jbc.M311876200 , les online )
- P.Bénit et al. , Patologier knyttet til underskuddene i Krebs-syklusen. Revue Francophone des Laboratoires N ° 501 2018. {{DOI: 10.1016 / S1773-035X (18) 30120-5}}
- S. Loublier et al. , Mitokondrie sykdommer: en medisin fra hverandre? 2009. DOI : 10.1016 / j.immbio.2009.08.002
- (i) Eriko Tomitsuka Hiroko Hirawake, Yu-ichi Goto Masafumi Taniwaki, Shigeharu Harada og Kiyoshi Kita , " direkte bevis for to forskjellige former for den flavoprotein subenheten til humant Mitokondriell kompleks II (suksinat-ubiquinon reduktase) " , Journal of Biochemistry , vol. 134, n o to august 2003, s. 191-195 ( PMID 12966066 , DOI 10.1093 / jb / mvg144 , les online )
- (in) Li-shar Huang Gang Sun, David Cobessi, Andy C. Wang, John T. Shen, Y. Eric Tung, Vernon E. Anderson and Edward A. Berry , " 3-Nitropropionic Acid is a Suicide Inhibitor of Mitochondrial Respirasjon som, ved oksidasjon av kompleks II, danner et kovalent addukt med en katalytisk base arginin i det aktive stedet for enzymet ” , Journal of Biological Chemistry , vol. 281, n o 9,21. desember 2005, s. 5965-5972 ( PMID 16371358 , PMCID 1482830 , DOI 10.1074 / jbc.M511270200 , les online )
- V. Graillot et al. , Bevis for in vitro gentoksisitet av metyl-pyrazol-plantevernmidler i humane celler. Mutat Res. 2012. DOI : 10.1016 / j.mrgentox.2012.05.014 leses online
- Qian et al. , Giftige effekter av boscalid hos voksen sebrafisk (Danio rerio) på karbohydrat- og lipidmetabolisme. Miljøforurensning
- S. Wu et al. , Toksisitet for enkelt- og blanding av strobilurin og SDHI soppdrepende stoffer til Xenopus tropicalis embryoer. Økotoksikologi og miljøsikkerhet
- LH Liao et al. , atferdsresponser fra honningbier (Apis mellifera) på naturlige og syntetiske fremmedfrykt i mat, 2017, Sci Rep. DOI : 10.1038 / j.immbio.s41598-017-15066-5
- (i) Hervé F. Avenot og Themis J. Michailides , " Fremgang i forståelse av molekylære mekanismer og utvikling av resistens mot suksinatdehydrogenaseinhiberende (SDHI) soppdrepende midler i fytopatogene sopp " , Crop Protection , vol. 29, n o 7, juli 2010, s. 643-651 ( DOI 10.1016 / j.cropro.2010.02.019 , les online )
- (in) Tiphaine Dubos Matias Pasquali, Friederike Pogoda, Angela Casanova, Lucien Hoffmann og Marco Beyer , " Differences entre les succinate dehydrogenase sequences of sensorical Isopyrazam Zymoseptoria tritici and insensitive Fusarium graminearum stammer " , Pesticide Biochemistry and Physiology , Vol. 105, n o 1, Januar 2013, s. 28-35 ( PMID 24238287 , DOI 10.1016 / j.pestbp.2012.11.004 , les online )
- (i) Florian L. Muller, Yuhong Liu, A. Mohammed Abdul Ghani, Michael S. Lustgarten, Arunabh Bhattacharya Youngmok C. Jang og Holly Van Remmen , " Høy forekomst av superoksyd-utvikling i skjelettmuskulære mitokondrier respirerende på både komplisert jeg - og komplekse II-koblede substrater ” , Biochemical Journal , vol. 409, n o to 15. januar 2008, s. 491-499 ( PMID 17916065 , DOI 10.1042 / BJ20071162 , les online )